Prozesswärme

Presshärten: Drei Härtebereiche auf derselben Platine

  • 20.05.2015

Die Schwartz GmbH stellt zwei Neuerungen für das Presshärten von Blechen vor: das Tailored Tempering mit einem „Thermischen Printer“, der unterschiedliche Härtebereiche erzeugt, und die Taupunktregelung der Luft-Atmosphäre in Rollenherdöfen, die die Gefahr der wasserstoff-induzierten Versprödung der Bauteile verringert. Mit dem neuen „Thermischen Printer“ ist es möglich, beim Presshärten auf derselben Platine mehrere unterschiedlich harte Bereiche zu erzeugen. Durch eine gezielte, lokal begrenzte Wärmebehandlung erfahren die Bereiche einen lokal geänderten Zeit-Temperatur-Verlauf. So lassen sich neben den harten martensitischen Bereichen, die über das konventionelle Presshärten erreicht werden, weiche Bereiche einstellen, in denen sich das Gefüge aus Ferrit, Perlit und Bainit zusammensetzt. Mit der genauen Positionierung der Wärmebehandlung erzielt Schwartz einen sehr engen Härte-Übergangsbereich: Mit dem Thermischen Printer kann auf einer Breite von nur 60 mm eine Temperaturdifferenz von 250 °C realisiert werden. Bei einer Haltetemperatur von 550 °C ergaben Härtemessungen an einem Tailored Tempered Blank im weichen Bereich ein bainitisches Gefüge mit einer Härte von 350 HV. Der Übergangsbereich zum harten Bereich war nur etwa 30 mm breit.Der Printer wird in Presshärtelinien im Transferbereich zwischen Ofen und Presse integriert. Das Verfahren hat das Potenzial, durch Anordnung von zwei Printern bei zweifach-fallender Betriebsweise Zykluszeiten von etwa 20 Sekunden zu realisieren. Mit einem mathematischen Modell auf Basis eines Finite Differenzen Modells modelliert das Unternehmen den Temperaturverlauf in der Platine und leitet daraus die Parameter für die Temperaturverteilung im Printer ab. Außerdem stellt Schwartz erstmals die Drei-Zonen-Taupunktregelung für Rollenherdöfen vor. Hierbei wird der Taupunkt in drei separaten, individuell geregelten Zonen durch Zufuhr sehr trockener Luft geregelt. Ausgangspunkt der Entwicklung war, dass bei Aluminium-Silizium (AlSi) beschichteten Bauteilen nach dem Presshärten Risse durch wasserstoff-induzierte Versprödung des Werkstoffes auftreten können. In der Folge können schon Beanspruchungen bruchauslösend wirken, die unterhalb der Elastizitätsgrenze des Werkstoffes liegen. Ursache kann das Unterschreiten des Taupunktes während der Wärmebehandlung sein. Mit dem neuen Taupunkt-Regelsystem ist es möglich, den Taupunkt in Rollenherdöfen präzise zu regeln und ihn auf bis zu -20 °C abzusenken. Zentrales Element ist dabei eine für diesen Anwendungsfall entwickelte, sich automatisch selbst „tunende“ Laser-Messzelle, die im Gegensatz zu kapazitiven Systemen innerhalb weniger Sekunden präzise Ergebnisse liefert. Bei der Messung wird das Laserlicht von einem Spiegel reflektiert. Da das System die diffuse Reflexion auswertet, ist die Messung im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren auch dann präzise, wenn der Spiegel verschmutzt ist. Als einzige optische Komponente ist ein Fenster der Probekammer ausgesetzt. So ist die Messung zuverlässig und wartungsfreundlich.Quelle: Schwartz GmbH Wärmebehandlungsanlagen

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